Результат интеллектуальной деятельности: Полимерная композиция

Изобретение относится к производству полимерных композиций на основе порошковых наполнителей и гранулированного полипропилена, которые могут применяться для изготовления конструкционных изделий.

Одним из основных требований, которым должны соответствовать полимерные композиции, предназначенные для изготовления конструкционных изделий, является обеспечение их структуры без внутренних дефектов - трещин, расслоений.

Известна композиция на основе серы (связующего) и минеральных наполнителей (патент РФ №2153714, МПК⁷ С04В 28/36, публикация 27.07.2000). Недостатком ее является невысокая прочность.

Известен полимер - раствор, содержащий эпоксидную смолу ЭД-16, полиэтиленполиамин (связующее), пластификатор и наполнитель из оптического стекла определенного гранулометрического состава (патент РФ №2142439, МПК⁷ С04В 26/14, публикация 10.12.1999). Существенным недостатком полимера является его склонность к трещинообразованию.

Известен также материал, содержащий резиновую основу и порошкообразный наполнитель с определенным гранулометрическим составом, обеспечивающий максимальную упаковку частиц в единице объема композиции (патент РФ №2111559, МПК⁷ G21F 1/10, публикация 20.05.1998). Недостаток материала заключается в его хрупкости и невысокой механической прочности.

В соответствии с теорией Графита, увеличение вероятности возникновения микротрещин обусловлено движением в объеме композиции крупных частиц твердого наполнителя.

Сравнительно высокими механическими свойствами обладают композиции на основе полиолефинов, например, на основе полипропилена («Энциклопедия полимеров» - М.: «Советская энциклопедия», 1974 г., т. 3, стр. 210).

Ближайшим по технической сущности к заявляемому техническому решению является полимерная композиция следующего состава, мас.%:

порошковый вольфрам 49÷73;

порошковое железо 6,0÷11;

полипропилен остальное

по патенту РФ №2325998 10.01.2006, В29С 45/16, C08L 23/12, публикация 10.06.2008. Компоненты указанной композиции смешивают и экструдируют при температуре плавления полипропилена в пресс-форму. Изделие прессуют при температуре 100-140°С и охлаждают до комнатной температуры при удельном давлении прессования 700-1000 кг/см².

Недостатком композиции, используемой при изготовлении деталей указанным способом, является появление трещин и расслоений в них. Для некоторых конструкционных изделий необходимы полимерные композиции, позволяющие получать их без трещин и других дефектов. Недостатком, композиции-прототипа, используемой при изготовлении деталей указанным способом, является появление трещин и расслоений в них.

Технической проблемой, решение которой обеспечивается при осуществлении заявляемого изобретения, является разработка полимерной композиции для изготовления конструкционных изделий без дефектов.

Техническая проблема решается путем использования в составе композиции каучука синтетического термостойкого низкомолекулярного (СКТН) по ГОСТ 13835-73 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Композицию на основе порошкового неорганического наполнителя, сополимера пропилена с этиленом и каучука СКТН готовят известным образом: смешивают и экструдируют при температуре 210÷230°С, затем прессуют при температуре 100-140°С и охлаждают до комнатной температуры при удельном давлении 700-1000 кг/см².

Ниже приводятся примеры, поясняющие сущность предлагаемого изобретения. Данные сведены в таблицу. Примеры 9-10 контрольные (согласно прототипу).

Анализ примеров в таблице показывает, что введение в состав композиции на основе порошкового неорганического наполнителя с равномерно распределяемой суммарной плотностью от 11,3 до 19,3 г/см³ и сополимера пропилена с этиленом каучука СКТН в количестве 0,5÷1,0 мас.% ликвидирует образование дефектов в структуре материала изделия. Введение каучука СКТН в состав композиции в оптимальном соотношении способствует образованию адсорбционных слоев, играющих роль граничной смазки, облегчающих взаимное перемещение надмолекулярных структур. Увеличивающаяся подвижность структурных образований способствует их взаимной ориентации, что приводит к улучшению структуры композиционного материала.

Введение в состав композиции каучука СКТН более 1,0 мас.% не приводит к дальнейшему росту качества структуры материала и прессуемых из него деталей, поэтому увеличение СКТН в мас.% нецелесообразно.

Наружные и внутренние дефекты контролировались на срезах детали визуально.